최근 토목, 기계 및 항공 분야에서 구조물의 안전성 및 적정 성능 수준 확보를 위하여 구조물의 결함 및 노후화에 의한 성능저하 등을 상시적으로 모니터링하기 위한 관심이 높아지고 있다. 실제 구조물에서는 내부 미세 균열에서부터 국부 좌굴, 볼트 풀림, 피로 균열 등과 같이 다양한 형태의 손상이 복합적으로 발생 가능한데, 복합 손상을 단일 모드 계측 시스템으로부터 진단하기는 매우 어렵다. 따라서 본 연구에서는 이러한 복합 손상을 효율적으로 진단하기 위하여 선행 연구에서 제안된 압전센서를 이용한 자가 계측 회로 기반의 다중 모드 계측 시스템을 적용하였다. 자가 계측 회로 기반 다중 모드 계측 시스템은 크게 두 가지 형태의 신호를 계측한다. 첫 번째 모드는 임피던스 계측으로부터 특정 주파수 대역의 구조 응답을 계측하며, 두 번째 모드는 유도 초음파 계측으로부터 단일 중심 주파수에 해당하는 구조 응답을 계측한다. 복합 손상을 손상 유형별로 분류하기 위하여 E/M 임피던스와 유도 초음파의 계측으로부터 추출한 특성을 이용하여 2차원 손상지수를 계산하고 이를 지도학습 기반 패턴인식 기법 중 확률론적 신경망 기법에 적용한다. 제안된 기법의 적용성 검토를 배관 구조물에 인위적으로 다중 손상을 생성시켜 실험을 수행하였다.
본 논문에서는 모드 정합법으로 산란 행렬을 해석하기 위해 효율적인 모드조합에 관하여 연구하였다. Combline 필터에서 가장 많이 사용되어지는 도파관내의 금속봉이 위치한 구조를 연구 모델로 사용하였고 이구종의 산란행렬을 유도하였다. 효율적인 모드조합은 각 불연속 영역에서 산란행렬의 결과 값에 영향이 적은 모드를 찾아내어 제거함으로써 각 불연속 영역에서 TE, TM모드 수를 각각 다르게 조절하여 선택할 수가 있다.
본 논문에서는 W-대역에서 동작하는 턴스타일(Turnstile) 구조를 갖는 직교모드 편파기(Ortho-Mode Transducer: OMT)를 설계하고 제작하였다. 턴스타일 구조는 도파관의 대칭구조로 인하여 도파관 내에서 발생하는 불필요한 고차모드는 서로 상쇄되므로 광대역에서 높은 전달특성과 낮은 반사손실을 가지는 장점이 있으며, 공통포트에서 2개의 모드가 서로 직교하므로 이중편파 특성을 최대한 구현 가능하도록 해 준다. 제안한 직교모드 편파기는 레이다 탐색기에 적용 가능하며, 밀리미터파 대역인 W-대역(94 GHz)에서 동작한다. 또한, 제작한 결과, 동작 주파수 범위에서 평균적으로 -20 dB보다 낮은 반사손실 값을 가지며, 500 MHz 이상의 대역폭 특성을 보인다.
반응 진행 변수 보존 방정식 및 1단계 비가역 반응과 연계된 고해상도 전산유체 코드를 이용하여 관 내부를 전파하는 데토네이션 파의 삼차원 구조를 관찰하였다. 코드는 영역 분할에 기초하여 MPI 라이브러리를 이용하여 병렬화하였으며, AMD 프로세서로 구성된 Windows 클러스터를 이용하여 실행하였다. 삼차원 비정상 해석으로부터 데토네이션 파의 불안정성으로 유발된 그을음 막 기록(smoked-foil record)을 얻을 수 있었으며, 이로부터 초기 교란 조건에 따라 직사각 모드나 대각 모드의 셀 구조와 함께 작은 반응 상수 조건에서는 회전 데토네이션 파를 관찰할 수 있었다.
본 논문에서는 전자파 장해 및 복사내성 측정에 사용되는 준전자파 무반사실의 대용 방법으로 활용될 수 있는 전자파 잔향실 중에서 원통형 구조 전자파 잔향실의 전자기장 특성과 모드 분포를 연구하여 원통형 구조 전자파 잔향실의 모드 수 계산법을 제시하였으며, 이것을 사용하여 체적이 동일한 원통형 전자파 잔향실의 모드수를 반지름과 높이 비에 따라 비교 분석하였다. 또한 각각의 체적이 동일한 직사각형, 직각 이등변 삼각형, 원통형의 전자파 잔향실의 필드 균일도를 FDTD(Finite-Difference Time-Domain)를 이용하여 비교 해석하였다.
저밀도 파장분할다중화 기술을 광 집적 소자에 효율적으로 활용하기 위하여 광섬유와 평면기판 내 광 도파로 사이의 파장 선택적 광 결합기 구조가 효율적인 수단으로 고려될 수 있다. 본 논문에서는 공기 도랑 격자를 지닌 실리콘 도파로와 단일 모드 광섬유 간 결합을 고려하였다. 격자의 깊이에 따른 결합 효율의 경향성과 그 한계점을 조사하였다. 이를 위해 결합 모드 이론에 기반을 둔 모델링을 통하여 설계된 결합기 구조의 결합효율을 예측하고, 유한요소법을 이용한 시뮬레이션 결과와 정량적으로 비교 분석 하였다.
제어효과가 탁월한 능동제어알고리듬의 하나인 슬라이딩 모드제어(SMC)는 지진력을 받는 구조물의 제어를 위해 매우 큰 크기의 제어력을 요구한다. 따라서, SMC의 설계에 있어 제어기의 포화문제는 반드시 고려되어야 한다. 본 논문은 설계응답스펙트럼에 따른 구조율의 복원력을 이용하여 제어기의 최대 제어력을 결정하는 방법을 제안한다. 한 개 혹은 다수의 제어장치를 설치한 다층건물의 수치해석 결과는 제안된 방법이 지진하중을 받는 구조물의 포화 슬라이딩모드제어에 유효함을 보며준다.
변환 블록은 영상 압축에서 데이터를 공간적 영역에서 주파수 영역으로 변환해줌으로써 압축의 효율성을 높이는 역할을 수행한다. 본 논문에서는 고성능 HEVC를 위한 4개의 TU 모드($4{\times}4$, $8{\times}8$, $16{\times}16$, $32{\times}32$)를 지원하는 변환 블록 하드웨어 구조를 제안한다. 제안하는 변환 블록의 하드웨어 구조는 공통 연산기를 사용하여 각 TU 모드에 맞는 행렬 계수들 간의 연산을 수행한다. 또한 병렬적인 구조로 설계하여 $4{\times}4$, $8{\times}8$, $16{\times}16$, $32{\times}32$ 크기 TU 모드의 행렬 연산을 처리하는 사이클수가 35cycle로 동일하게 처리된다. TSMC 180nm CMOS 공정 라이브러리를 통해 합성한 결과 $4k(3840{\times}2160)@30Hz$의 영상을 기준으로 최대 동작주파수는 400MHz이고 총 게이트 수는 159k이며, 10-Gpels/cycle의 처리량을 갖는다.
Rib 형태의 전송구조로 구성된 편광 무의존성 방향성 결합기(DC)와 다중모드 간섭결합기(MMI)의 설계특성을 종방향 모드 전송선로 해석법(L-MTLT)을 이용하여 정확하게 비교 분석하였다. 두 전송모드들의 결합특성에 의존하는 편향 무의존성 DC 소자를 이용하여 다중모드들의 결합과 간섭특성을 나타내는 MMI 결합기가 설계될 수 있음을 보였다. 또한, 편향 무의존성 DC와 MMI 소자들의 결합효율을 결합길이와 파장의 변화에 따라 자세하게 비교 분석하였다. 그 결과를 기반으로 광통신용 소자에서 필터로 널리 사용 가능한 Bragg 격자구조가 집적된 편향 무의존성 DC와 MMI를 설계하고 그 필터특성을 처음으로 비교 분석하였다. 분석결과, TE와 TM 모드들 사이의 결합길이가 같도록 설계한 DC는 MMI보다 편광 무의존성 필터링 특성에 있어서 더욱 좋은 성능을 나타냈다. 그러나, 편광무의존성 결합길이가 현저하게 작은 MMI가 DC보다 집적소자 소형화를 위하여 더욱 좋은 소자임을 보였다.
본 논문에서는 12/14 GHz대역에서 동작하는 단순한 구조의 협대역 직교모드 변환기의 설계기법을 제시하였다. 본 논문에서 제안된 직교모드 변환기는 공용포트인 원형 도파관에 입사된 수평편파 신호는 직선포트 사각형 도파관으로 전달되게 하고 수직편파는 원형 도파관 벽상의 결합슬롯을 통하여 측면포트 사각형 도파관으로 전달되게 하는 구조를 가진다. 우선 도파관 이론과 임피던스 변환이론에 기초하여 직교모드 변환기 각 부분의 설계기법을 도출하였다 다음에 이를 토대로 상용 전자장 해석 소프트웨어를 이용하여 전체 직교모드 변환기 구조를 설계하였다. 설계된 직교모드 변환기를 제작 측정하여 설계기법의 타당성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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